JP2007130240A - Display direction correcting device, correcting method, and program for correction of medical 3d image - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、医用三次元画像の表示に関し、特に、医用三次元画像の表示方向を修正するための装置、方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to display of a medical three-dimensional image, and more particularly to an apparatus, method, and program for correcting the display direction of a medical three-dimensional image.
医療分野において、顔面頭蓋骨格の形態評価をしたり、計測する上で、ＣＴ撮像データ等の三次元医用画像が活用されている。顔面骨格形態評価は、顎顔面の偏位や変形を治療する外科的な治療処理に多用されており、評価された数ｍｍの歪みが、診断や処置上重要な意味を持つ。
このため、顔面頭蓋骨格を評価測定する上で、その向きの定義が重要であり、向きを決定する座標系を微調整して、顔面頭蓋骨格を正しく評価計測する必要がある。
In the medical field, three-dimensional medical images such as CT imaging data are used to evaluate and measure the shape of the facial skull skeleton. Facial skeletal morphological evaluation is frequently used for surgical treatment processing for treating deviations and deformations of the maxillofacial surface, and the evaluated distortion of several millimeters is important for diagnosis and treatment.
Therefore, the definition of the orientation is important in evaluating and measuring the facial skull skeleton, and it is necessary to finely adjust the coordinate system for determining the orientation and correctly evaluate and measure the facial skull skeleton.
従来利用されている医用三次元画像の表示において、三次元画像中の解剖学的な特徴点（以下「ランドマーク」という。）を抽出し、その特徴点に基づいて解剖学的に見て一義的に決まる基準座標系を設定し、その基準座標系に従って表示すべき三次元画像を座標変換し、座標変換後の医用三次元画像を表示する技術が開示されている（たとえば特開平８−１３１４０３号の段落［００１１］参照）。
ところが、基準座標系を決めるにあたり、ランドマークをどこに求め、画像座標をどのように定義付けるかで、表示される三次元画像の向きが異なる。つまり、解剖学的に一義的に定義される基準座標系は、１つに限られず、複数個存在するので、画像診断する上では、必要な条件で適宜複数の基準座標系を作成して、総合的に評価する必要がある。
従来の医用三次元画像の表示の仕方では、一旦決められた基準座標系を調整する場合、その基準座標系を決定するのに使用したランドマークを変える必要があり、元の基準座標系が失われるという課題があった。
However, in determining the reference coordinate system, the orientation of the displayed three-dimensional image differs depending on where the landmark is obtained and how the image coordinates are defined. In other words, the reference coordinate system that is uniquely defined anatomically is not limited to one, and there are a plurality of reference coordinate systems. For image diagnosis, a plurality of reference coordinate systems are appropriately created under necessary conditions. A comprehensive evaluation is required.
In the conventional method of displaying a medical three-dimensional image, when adjusting the reference coordinate system once determined, it is necessary to change the landmark used to determine the reference coordinate system, and the original reference coordinate system is lost. There was a problem of being.
つまり、ランドマークに基づき一義的に決められた基準座標系による表示向きだけでは、三次元医用画像を臨床活用する上で必要な表示向きや座標構築に限界があり、より多様で再現性のある向きの設定方法、および座標の設定方法が求められていたが、それに応える装置、方法およびプログラム等が実現されていなかった。
この発明は、上述のような従来の医用三次元画像の表示方法が抱えていた課題を解決するためになされたものである。この発明は、一度決められた基準座標系を基礎とし、画像の表示方向を修正することのできる医用三次元画像の表示方向修正のための装置、方法およびプログラムを提供することを目的とする。
In other words, only the display orientation based on the reference coordinate system uniquely determined based on the landmarks has limitations in the display orientation and coordinate construction necessary for clinical use of 3D medical images, and it is more diverse and reproducible. There has been a demand for an orientation setting method and a coordinate setting method, but no device, method, program, or the like has been realized.
This invention is made in order to solve the problem which the above conventional methods for displaying a three-dimensional medical image have. An object of the present invention is to provide an apparatus, a method, and a program for correcting the display direction of a medical three-dimensional image that can correct the display direction of an image on the basis of a reference coordinate system determined once.
この発明は、ランドマークに基づき決められる基本座標および表示を基礎とし、この基準座標系の設定に利用されていない別のランドマークを利用し、新たに一義的に決まり、再現性の得られる向きの座標系を構築するための装置、方法およびプログラムが、課題解決手段である。
具体的には、請求項１記載の構成、すなわち、画像に含まれているランドマークを基準とする三次元座標系に従う医用三次元画像を表示する処理手段と、表示された医用三次元画像の右側領域において少なくとも１点、および左側領域において少なくとも１点の左右一対の元の三次元座標系の基準となっていない任意のランドマークが指定されたことに応じて、それら指定されたランドマークを登録する処理手段と、登録された左右一対のランドマークを基準に、三次元座標系を構成する三方向のうちの一方向はそのままに保ち、二方向の傾きを修正する処理手段と、を含むことを特徴とする医用三次元画像の表示方向修正装置である。
The present invention is based on basic coordinates and display determined based on landmarks, uses another landmark that is not used for setting the reference coordinate system, is newly uniquely determined, and is capable of obtaining reproducibility. An apparatus, a method, and a program for constructing the coordinate system are problem solving means.
Specifically, the configuration of
請求項２記載の発明は、元の医用三次元画像は、ランドマークを基準とする水平基準面、前頭面および正中面に従って表示される人体頭部の画像を含み、前記修正処理手段は、登録された左右一対のランドマークを基準に、前頭面はそのままに、水平基準面および正中面の傾きを修正することを特徴とする、請求項１記載の医用三次元画像の表示方向修正装置である。
According to a second aspect of the present invention, the original medical three-dimensional image includes an image of a human head displayed according to a horizontal reference plane, a frontal plane, and a median plane with respect to a landmark, and the correction processing means The medical 3D image display direction correcting device according to
請求項３記載の発明は、元の医用三次元画像は、ランドマークを基準とする水平基準面、前頭面および正中面に従って表示される人体頭部の画像を含み、前記修正処理手段は、登録された左右一対のランドマークを基準に、水平基準面はそのままに、前頭面および正中面の傾きを修正することを特徴とする、請求項１記載の医用三次元画像の表示方向修正装置である。
According to a third aspect of the present invention, the original medical three-dimensional image includes an image of a human head displayed according to a horizontal reference plane, a frontal plane, and a median plane based on a landmark, and the correction processing means The medical three-dimensional image display direction correcting device according to
請求項４記載の発明は、前記登録された左右一対のランドマークは、それぞれ、複数のランドマークが指定されたときにおいて、複数のランドマークの中点を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の医用三次元画像の表示方向修正装置である。
請求項５記載の発明は、画像に含まれているランドマークを基準とする三次元座標系に従う医用三次元画像を表示する処理と、表示された医用三次元画像において、基準座標系を修正するために必要な一対のランドマークであって、元の三次元座標系の基準となっていない任意のランドマーグが指定されたことに応じて、それら指定されたランドマークを登録する処理と、登録された一対のランドマークを基準に、三次元座標系を構成する互いに直交する三面のうちの一面はそのままに保ち、二面の傾きを修正する処理と、を実行することを特徴とする医用三次元画像の表示方向修正方法である。
The invention according to
The invention according to
請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の一連の処理を行うための医用三次元画像の表示方向修正プログラムである。
なお、課題解決手段の記載は、装置、方法およびプログラムに区分して記載したが、この発明は、コンピュータ装置を用いて実現できるものであり、この発明に係る一連の処理を実行するコンピュータ装置自体であっても、この発明に係る処理を行うために作成されたプログラムであっても、あるいは、一連の処理を含む処理方法であっても、この発明は対象としている。
A sixth aspect of the invention is a program for correcting a display direction of a medical three-dimensional image for performing the series of processes according to any one of the first to fourth aspects.
Although the description of the problem solving means is divided into the apparatus, method, and program, the present invention can be realized using a computer apparatus, and the computer apparatus itself that executes a series of processes according to the present invention. Even so, the present invention is intended to be a program created for performing the processing according to the present invention or a processing method including a series of processing.
この発明によれば、ランドマークを基準とする三次元座標系に従う医用三次元画像が表示された場合において、その医用三次元画像の表示方向を、新たに指定したランドマークを基準に修正することができる。三次元座標系の修正では、ランドマークに基づき決められた基本座標および表示を基礎とし、この元の座標系設定に利用されていない別のランドマークを利用し、新たに一義的に決まり、再現性の得られる向きおよび座標系を構築できる。 According to the present invention, when a medical three-dimensional image is displayed according to a three-dimensional coordinate system based on a landmark, the display direction of the medical three-dimensional image is corrected based on the newly designated landmark. Can do. The modification of the 3D coordinate system is based on the basic coordinates and display determined based on the landmark, uses another landmark that is not used for setting the original coordinate system, and is uniquely determined and reproduced. It is possible to construct a direction and coordinate system that can be obtained.
たとえば、三次元座標系を構成する互いに直交する三方向のうちの一方向は元のままに保ち、二方向の傾きを元のままに保った一方向を中心に回転させることによって修正する。
あるいは、三次元座標系を構成する互いに直交する三面のうちの一面は元のままに保ち、二面の傾きを、元のままに保たれた面と交差する軸を中心に回転させることによって、二面の傾きを修正する。
For example, one of the three directions orthogonal to each other constituting the three-dimensional coordinate system is maintained as it is, and the correction is performed by rotating around one direction while maintaining the inclination in the two directions as it is.
Alternatively, by keeping one of the three surfaces perpendicular to each other constituting the three-dimensional coordinate system as it is, and rotating the tilt of the two surfaces around an axis that intersects the surface that is kept as it is, Correct the tilt of the two sides.
その結果、修正された三次元座標系も、ランドマークに基づく座標系であるから、表示される医用三次元画像は、ランドマークに基づく修正後の新たな座標系に従って表示される。よって、ランドマークに基づいて再現可能な多様な方向から、医用三次元画像を表示することができる。
この発明によれば、三次元画像の形態評価および分析を行う際に重要な画像の表示向きの自由度を高め、三次元画像情報の臨床活用への有効性を飛躍的に向上させることができる。
As a result, since the corrected three-dimensional coordinate system is also a coordinate system based on the landmark, the displayed medical three-dimensional image is displayed according to the new coordinate system after correction based on the landmark. Therefore, a medical three-dimensional image can be displayed from various directions that can be reproduced based on the landmark.
According to the present invention, it is possible to increase the degree of freedom of the display direction of an important image when performing form evaluation and analysis of a three-dimensional image, and dramatically improve the effectiveness of clinical use of the three-dimensional image information. .
この発明の好ましい態様によれば、三次元座標系を構成する水平基準面の傾きを、新たに登録されたランドマークに基づいて修正することができる。 According to the preferable aspect of this invention, the inclination of the horizontal reference plane which comprises a three-dimensional coordinate system can be corrected based on the newly registered landmark.
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る画像表示が行われるコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。表示を行うコンピュータシステムは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびハードディスク等が内蔵された制御部１、制御部１に接続された表示器２、キーボード３ならびにマウス４を含んでいる。また、制御部１は、この発明の一実施形態に係るプログラムが記憶された記憶媒体５等から、当該プログラムをインストール可能な構成である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a computer system that performs image display according to an embodiment of the present invention. A computer system that performs display includes a
かかるコンピュータを用いた表示システムは、既存のコンピュータ装置を用いて実現することができる。
図２は、図１に示す表示器２に表示された医用三次元画像の一例を示す図解図である。図２に示す医用三次元画像は、人体頭部を表わしており、この三次元画像の方向および座標の基準となる基準軸、すなわちＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が一緒に表示されている。
A display system using such a computer can be realized using an existing computer device.
FIG. 2 is an illustrative view showing one example of a medical three-dimensional image displayed on the
これらＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、画像中の解剖学的特徴点（以下「ランドマーク」という。）を元に設定された基準軸である。ランドマークに基づく基準軸の設定の仕方は、たとえば、特開平８−１３１４０３号公報に開示されている方法を採用できる。
すなわち、原点を左右の耳孔を結ぶ線分の中点、Ｘ軸を左右眼球中心を通る直線に平行な直線、Ｙ軸を左右眼球中心を通る直線とＺ軸に垂直な直線、Ｚ軸を左右眼球中心を通り、原点を通る面に垂直な直線、というルールに従って規定することができる。
These X axis, Y axis and Z axis are reference axes set based on anatomical feature points (hereinafter referred to as “landmarks”) in the image. As a method for setting the reference axis based on the landmark, for example, a method disclosed in JP-A-8-131403 can be adopted.
That is, the origin is the midpoint of the line connecting the right and left ear canals, the X axis is a straight line parallel to the straight line passing through the left and right eyeball centers, the Y axis is a straight line passing through the left and right eyeball centers, and a straight line perpendicular to the Z axis. It can be defined according to the rule of passing through the center of the eyeball and perpendicular to the plane passing through the origin.
基準軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を、上述のように、ランドマークに基づいて規定することにより、その基準軸に従って表示される医用三次元画像は、複数の画像を評価する際に、各画像を同じ向きに向けることができ、計測や評価が正しく行えるという利点がある。
基礎となる医用三次元画像は、図２に示すように、ランドマークに基づく基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）に従って表示されたものに限らず、図３に示すように、基準面に従って表示された画像であってもよい。
By defining the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are the reference axes based on the landmarks as described above, the medical three-dimensional image displayed according to the reference axes is used when evaluating a plurality of images. Each image can be oriented in the same direction, and there is an advantage that measurement and evaluation can be performed correctly.
The basic medical three-dimensional image is not limited to those displayed according to the reference axes (X axis, Y axis, and Z axis) based on the landmarks as shown in FIG. 2, but as shown in FIG. May be displayed according to the above.
図３の人体頭部の三次元画像は、水平基準面ＨＰ、前頭面（第１垂直基準面）ＶＰ１、および正中面（第２垂直基準面）ＶＰ２を基準に表示されている。これら水平基準面ＨＰ、前頭面ＶＰ１および正中面ＶＰ２も、ランドマークに基づいて定められた面である。
ランドマークに基づく基準面の設定の仕方は、米国特許第６８８８５４６号に記載のやり方を利用することができる。
The three-dimensional image of the human head in FIG. 3 is displayed with reference to the horizontal reference plane HP, the frontal plane (first vertical reference plane) VP1, and the median plane (second vertical reference plane) VP2. These horizontal reference plane HP, frontal plane VP1, and median plane VP2 are also defined based on the landmarks.
The method described in US Pat. No. 6,888,546 can be used as a method of setting the reference plane based on the landmark.
図２に示す三次元画像も、図３に示す三次元画像も、共に、ランドマークに基づく基準軸または基準面に従って表示されており、三次元画像（人体頭部）における顔面骨格形態評価をする際に、三次元画像の向きを、ランドマークに基づいて、再現性良く特定の向きに表示させることができる。
ところで、図２または図３に示す三次元画像において、Ｘ軸またはＹ軸上にないランドマーク、または、水平基準面ＨＰ上にないランドマークを用い、そのランドマークの位置を反映させて、既存のたとえばＹ軸情報を維持したまま、あるいは、既存の水平面情報を一部維持したまま、新たなＸ軸または新たな水平基準面を作成することができれば、ランドマークを基準にした三次元画像を、再現性良く表示でき、しかも、向きを多様に決めることができるので、顔面骨格の形態評価や計測を行う上で、非常に有用である。
Both the three-dimensional image shown in FIG. 2 and the three-dimensional image shown in FIG. 3 are displayed according to the reference axis or reference plane based on the landmark, and the facial skeletal morphology is evaluated in the three-dimensional image (human head). In this case, the direction of the three-dimensional image can be displayed in a specific direction with high reproducibility based on the landmark.
By the way, in the three-dimensional image shown in FIG. 2 or FIG. 3, a landmark that is not on the X axis or the Y axis or a landmark that is not on the horizontal reference plane HP is used to reflect the position of the landmark. For example, if a new X-axis or a new horizontal reference plane can be created while maintaining the Y-axis information or a part of the existing horizontal plane information, a three-dimensional image based on the landmark can be created. Since it can be displayed with good reproducibility and the orientation can be determined in various ways, it is very useful for evaluating and measuring the shape of the facial skeleton.
そこでこの実施形態では、次に説明するように、図２に示す表示画像において、ランドマークを基準にして決められたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の情報の一部を維持したまま、これら基準軸を微調整し、新たな基準軸を作成できるようにした。
また、図３に示す表示画像において、既存の水平基準面ＨＰ上にないランドマークを用い、そのランドマークの位置を反映させて、既存の水平基準面ＨＰ情報を一部維持したまま微調整し、新たな水平基準面を作成できるようにした。
Therefore, in this embodiment, as will be described below, in the display image shown in FIG. 2, while maintaining a part of the information on the X axis, the Y axis, and the Z axis determined based on the landmark, these standards are maintained. Tweaked the axis to create a new reference axis.
Further, in the display image shown in FIG. 3, a landmark that is not on the existing horizontal reference plane HP is used, and the position of the landmark is reflected, and fine adjustment is performed while maintaining a part of the existing horizontal reference plane HP information. A new horizontal reference plane can be created.
図４は、図２に示すランドマークに基づく基準軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）に従って表示された人体頭部の三次元画像において、Ｘ軸を修正する仕方を説明するための図である。
人体頭部の三次元画像が、３Ｄ−ＣＴ画像（三次元のＣＴ画像）であるとする。ＣＴ画像では、ＣＴ値を調整することにより、内部構造である頭蓋骨格を表示することができるし、また、外表面形状である皮膚を表示することもできる。そこで、たとえば、ＣＴ値を調整して皮膚を表示させる。そして、右の外眼角Ｐ１および左の外眼角Ｐ２を、たとえばマウス４を操作してカーソルで指定する。
FIG. 4 is a diagram for explaining how to correct the X axis in the three-dimensional image of the human head displayed according to the reference axes (X axis, Y axis, and Z axis) based on the landmarks shown in FIG. is there.
It is assumed that the three-dimensional image of the human head is a 3D-CT image (three-dimensional CT image). In the CT image, by adjusting the CT value, the skull skeleton that is the internal structure can be displayed, and the skin that is the outer surface shape can also be displayed. Therefore, for example, the CT value is adjusted to display the skin. Then, the right external eye angle P1 and the left external eye angle P2 are designated with the cursor by operating the
これに応じて、制御部１では、指定点Ｐ１およびＰ２を新たなランドマークとして登録し、Ｐ１−Ｐ２を通る直線と、Ｘ軸との角度δを算出する。すなわち、Ｘ軸に対するＰ１−Ｐ２を通る直線の傾きを算出する。
そして、Ｘ軸が、Ｐ１−Ｐ２を通る直線と平行になるように、Ｙ軸を中心にＸ軸を角度δ傾けて、新たなＸ軸とする。
In response to this, the
Then, the X axis is tilted by an angle δ around the Y axis so that the X axis is parallel to a straight line passing through P1-P2, and a new X axis is obtained.
また、Ｙ軸を角度δ傾けたことに伴い、Ｚ軸も、角度δ傾けて、新たなＺ軸とする。
その結果、三次元画像を表示する新たな基準軸は、新Ｘ軸、元のＹ軸および新Ｚ軸となり、元のＹ軸の位置座標を残した状態で、Ｘ軸およびＺ軸が修正される。
新しい基準軸である、新Ｘ軸、元のＹ軸、新Ｚ軸は、元のランドマークに基づくとともに、さらに、新たなランドマークのＰ１およびＰ２に基づいて規定された基準軸であり、解剖学的に再現性のある基準軸である。
In addition, as the Y axis is inclined by the angle δ, the Z axis is also inclined by the angle δ to be a new Z axis.
As a result, the new reference axes for displaying the three-dimensional image are the new X axis, the original Y axis, and the new Z axis, and the X axis and the Z axis are corrected while leaving the original Y axis position coordinates. The
The new X-axis, the original Y-axis, and the new Z-axis, which are new reference axes, are based on the original landmarks and are further defined based on the new landmarks P1 and P2, and are anatomical. A reference axis that is scientifically reproducible.
次に、図３に示す水平基準面ＨＰ、前頭面ＶＰ１および正中面ＶＰ２に従って表示された人体頭部の三次元画像において、表示基準面を修正する仕方について説明する。
水平基準面ＨＰ、前頭面ＶＰ１および正中面ＶＰ２に従って表示された人体頭部の三次元画像を、所望の向きに回転させ、ＣＴ値を調整して、たとえば図５に示すように、頭部左側から見た画像を表示させる。
Next, how to correct the display reference plane in the three-dimensional image of the human head displayed according to the horizontal reference plane HP, frontal plane VP1 and median plane VP2 shown in FIG. 3 will be described.
The three-dimensional image of the human head displayed according to the horizontal reference plane HP, the frontal plane VP1, and the median plane VP2 is rotated in a desired direction and the CT value is adjusted, for example, as shown in FIG. The image seen from is displayed.
そして、この画像において、頭蓋骨中に含まれている、前頭頬骨縫合点（外側）Ｐ３を指定し、その点Ｐ３をランドマークとして登録する。この登録は、たとえば、カーソルを前頭頬骨縫合点（外側）に合わせて、マウス４をクリックすることにより行うことができる。
次に、図示しないが、人体頭部の表示画像を回転させ、右側から見た人体頭部を表示させて、右側の前頭頬骨縫合点（外側）Ｐ４をランドマークとして登録する。
In this image, a frontal zygomatic suture point (outside) P3 included in the skull is designated, and the point P3 is registered as a landmark. This registration can be performed, for example, by placing the cursor on the frontal zygomatic suture point (outside) and clicking the
Next, although not shown, the display image of the human head is rotated to display the human head viewed from the right side, and the right frontal zygomatic suture point (outside) P4 is registered as a landmark.
そして、正中面ＶＰ２に垂直方向から見た、人体頭部の右側面から見た三次元画像を、図６に示すように表示させる。その際、ランドマークＰ３およびＰ４も併せて表示されるようにする。
そして、手動操作または自動で、２つのランドマークＰ３およびＰ４が、水平方向に並ぶように、表示された三次元画像を、前頭面ＶＰ１を中心に回転させる。回転後の三次元画像が、図７に示す画像である。図７の三次元画像では、前頭面ＶＰ１の方向は変化させず、水平基準面ＨＰが、Ｙ軸を中心に所定角度（ランドマークＰ３とＰ４とが水平に並ぶ角度）回転された三次元画像となっている。
Then, a three-dimensional image viewed from the right side of the human head viewed from the direction perpendicular to the median plane VP2 is displayed as shown in FIG. At that time, the landmarks P3 and P4 are also displayed.
Then, the displayed three-dimensional image is rotated around the frontal plane VP1 so that the two landmarks P3 and P4 are aligned in the horizontal direction by manual operation or automatically. The three-dimensional image after rotation is the image shown in FIG. In the three-dimensional image of FIG. 7, the direction of the frontal plane VP1 is not changed, and the three-dimensional image in which the horizontal reference plane HP is rotated by a predetermined angle (the angle at which the landmarks P3 and P4 are horizontally aligned) about the Y axis. It has become.
そして、図７に示す画像の向きが、新たな右側面になるように、水平基準面ＨＰを修正し、修正後の水平基準面を新たな水平基準面とする。
つまり、上記の実施例の場合、前頭面ＶＰ１はそのままにして、水平基準面ＨＰの向きが修正されたことにより、正中面ＶＰ２も、修正された水平基準面ＨＰと直交するように、回転され、修正される。
Then, the horizontal reference plane HP is corrected so that the orientation of the image shown in FIG. 7 is the new right side surface, and the corrected horizontal reference plane is set as a new horizontal reference plane.
That is, in the case of the above embodiment, the front plane VP1 is left as it is, and the orientation of the horizontal reference plane HP is corrected, so that the median plane VP2 is also rotated to be orthogonal to the corrected horizontal reference plane HP. Will be corrected.
そして、これら修正された水平基準面ｎｅｗＨＰ、元の前頭面ＶＰ１および修正された正中面ｎｅｗＶＰ２によって、新たな基準面が構築され、三次元画像は、この基準面に基づいて、方向が定められ、表示される。
新たな画像は、ランドマークに基づいて作成された基準面に従って表示された画像が、さらに、左右の前頭頬骨縫合点という追加のランドマークに基づいて修正された基準面に従った表示画像であり、解剖学的に再現性のある基準面を元に表示されている。
Then, a new reference plane is constructed by the corrected horizontal reference plane newHP, the original frontal plane VP1 and the corrected median plane newVP2, and the direction of the three-dimensional image is determined based on the reference plane. Is displayed.
The new image is a display image according to the reference plane that has been modified according to the additional landmarks of the left and right frontal cheekbone suture points that are displayed according to the reference plane created based on the landmark. It is displayed based on an anatomically reproducible reference plane.
図６に示す表示画面において、ランドマークＰ３およびＰ４の高さを一致させる操作または処理に代えて、図８に示すように、ランドマークＰ３およびＰ４の左右方向の位置を一致させる操作または処理を行うようにしてもよい。かかる操作または処理をすることにより、三次元画像の表示方向の基準面を、水平基準面ＨＰを中心に回転させ、前頭面ＶＰ１を修正することができる。 In the display screen shown in FIG. 6, instead of the operation or processing for matching the heights of the landmarks P3 and P4, as shown in FIG. 8, the operation or processing for matching the positions of the landmarks P3 and P4 in the left-right direction is performed. You may make it perform. By performing such an operation or process, the frontal plane VP1 can be corrected by rotating the reference plane in the display direction of the three-dimensional image around the horizontal reference plane HP.
図８に示す状態で、前頭面ＶＰ１は、元の前頭面ＶＰ１から微小角度回転している（Ｚ軸を中心に回転）。この状態の前頭面ＶＰ１を、新たな前頭面ｎｅｗＶＰ１とすることにより、すなわち図８において、新たな前頭面ｎｅｗＶＰ１が、前頭面ＶＰ１幅方向中心を上下に貫く上下方向の直線と規定することにより、新たな前頭面ｎｅｗＶＰ１を定義することができる。その場合、前頭面ＶＰ１と垂直な正中面ＶＰ２も、自動的に修正される。 In the state shown in FIG. 8, the frontal plane VP1 is rotated by a minute angle from the original frontal plane VP1 (rotated around the Z axis). By defining the frontal plane VP1 in this state as a new frontal plane newVP1, that is, in FIG. 8, the new frontal plane newVP1 is defined as a straight line extending vertically through the center in the width direction of the frontal plane VP1. A new frontal plane newVP1 can be defined. In that case, the median plane VP2 perpendicular to the frontal plane VP1 is also automatically corrected.
図９は、上述した基準軸の修正を、制御部１が実行する場合における、処理の流れを表わすフローチャートである。
次に、図９を参照して、制御部１が行う基準軸の修正について説明をする。
制御部１は、特定のモード、たとえば基準軸修正モードにされたときに、基準軸の修正を行うことができる。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing when the
Next, reference axis correction performed by the
The
基準軸修正モードにおいて、表示器２に医用三次元画像が表示される（ステップＳ１）。表示された三次元画像を、任意の角度方向に回転させ、あるいは、ＣＴ値を調整して、三次元画像において、ユーザが特定したい右側ランドマークが表示されるようにする。そして、表示された右側ランドマークを、たとえばマウス４等によって指定する。
ユーザによる右側ランドマークの指定に応じて、制御部１は、指定されたランドマークを登録し、三次元画像上に重ねて表示する（ステップＳ３）。
In the reference axis correction mode, a medical three-dimensional image is displayed on the display 2 (step S1). The displayed three-dimensional image is rotated in an arbitrary angle direction or the CT value is adjusted so that the right landmark desired by the user is displayed in the three-dimensional image. Then, the displayed right landmark is designated by the
In response to the designation of the right landmark by the user, the
同様にして、ユーザは、表示器２に表示された三次元画像を回転させ、左側ランドマークが表示されるようにして、左側ランドマークをマウス４等で指定する。左側ランドマークが指定されたことに応じて（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部１は、左側ランドマークを登録し、表示器２上に三次元画像と重ねて表示させる（ステップＳ５）。
次いで、制御部１は、左右のランドマークが水平に並ぶようにＹ軸を中心に三次元画像を回転させる（ステップＳ６）。この回転処理は、制御部１が自動で行ってもよいし、ユーザの操作に基づいて行われてもよい。
Similarly, the user rotates the three-dimensional image displayed on the
Next, the
そして、左右のランドマークが水平に並べられた状態で、基準軸の修正を行う旨の入力（たとえば、マウス４またはキーボード３による修正すべき旨の信号入力）が与えられたことに応答して（ステップＳ７でＹＥＳ）、制御部１は、Ｘ軸およびＺ軸を修正し、新たなＸ軸および新たなＺ軸を登録する。
そして、三次元画像データの座標を、修正したＸ軸、修正したＺ軸および元のＹ軸（Ｙ軸は元のまま変わらず）を基に、三次元画像データの座標を変換する（ステップＳ８）。
Then, in response to an input to correct the reference axis (for example, a signal input to be corrected by the
Then, the coordinates of the three-dimensional image data are converted based on the corrected X-axis, the corrected Z-axis, and the original Y-axis (the Y-axis remains unchanged) (step S8). ).
図１０は、基準平面の修正を、制御部１が実行する場合における、処理の流れを表わすフローチャートである。
次に、図１０を参照して、制御部１が行う基準平面の修正について説明をする。
制御部１は、特定のモード、たとえば基準面修正モードにされたときに、基準平面の修正を行うことができる。
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of processing when the
Next, reference plane correction performed by the
The
基準面修正モードにおいて、表示器２に医用三次元画像が表示される（ステップＳ１）。表示された三次元画像を、任意の角度方向に回転させ、あるいは、ＣＴ値を調整して、三次元画像において、ユーザが特定したい右側ランドマークが表示されるようにする。そして、表示された右側ランドマークを、たとえばマウス４等によって指定する。
ユーザによる右側ランドマークの指定に応じて、制御部１は、指定されたランドマークを登録し、三次元画像上に重ねて表示する（ステップＳ３）。
In the reference plane correction mode, a medical three-dimensional image is displayed on the display device 2 (step S1). The displayed three-dimensional image is rotated in an arbitrary angle direction or the CT value is adjusted so that the right landmark desired by the user is displayed in the three-dimensional image. Then, the displayed right landmark is designated by the
In response to the designation of the right landmark by the user, the
同様にして、ユーザは、表示器２に表示された三次元画像を回転させ、左側ランドマークが表示されるようにして、左側ランドマークをマウス４等で指定する。左側ランドマークが指定されたことに応じて（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部１は、左側ランドマークを登録し、表示器２上に三次元画像と重ねて表示させる（ステップＳ５）。
次いで、制御部１は、左右のランドマークが水平に並ぶように前頭面を中心に三次元画像を回転させる（ステップＳ６）。この回転処理は、制御部１が自動で行ってもよいし、ユーザの操作に基づいて行われてもよい。
Similarly, the user rotates the three-dimensional image displayed on the
Next, the
そして、左右のランドマークが水平に並べられた状態で、基準面の修正を行う旨の入力（たとえば、マウス４またはキーボード３による修正すべき旨の信号入力）が与えられたことに応答して（ステップＳ７でＹＥＳ）、制御部１は、水平基準面、正中面を修正し、あらたな水平基準面および正中面を登録する。
そして、三次元画像データの座標を、新たに設定登録した水平基準面、正中面および前頭面（前頭面は元のまま変わらず）を元に変換する。
Then, in response to an input for correcting the reference plane (for example, a signal input indicating that correction is to be performed by the
Then, the coordinates of the three-dimensional image data are converted based on the newly set and registered horizontal reference plane, median plane, and frontal plane (the frontal plane remains unchanged).
上述の説明では、図２の画像を元に、Ｘ軸およびＺ軸を修正する仕方を説明し、また、図３の画像を元に、水平基準面ＨＰおよび正中面ＶＰ２を修正する仕方について説明した。
さらに、図３に示す画像において、水平基準面ＨＰはそのままとし、前頭面ＶＰ１および正中面ＶＰ２を修正できることについても、既に説明した。（図８の説明を参照）
以上の説明から、医用三次元画像において、ランドマークを元に定められた基準となるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸につき、いずれかの基準軸をそのままに、残りの２つの基準軸を修正するやり方が説明された。また、互いに直交する３つの基準面に従って医用三次元画像が表示されている場合において、いずれか１つの基準面をそのままに、残り２つの基準面を修正する方法が説明された。
In the above description, the method of correcting the X axis and the Z axis is described based on the image of FIG. 2, and the method of correcting the horizontal reference plane HP and the median plane VP2 is described based on the image of FIG. did.
Furthermore, it has already been described that in the image shown in FIG. 3, the frontal plane VP1 and the median plane VP2 can be corrected while the horizontal reference plane HP remains unchanged. (See description of FIG. 8)
From the above description, in the medical three-dimensional image, the remaining two reference axes are corrected with any of the reference axes as they are for the reference X axis, Y axis, and Z axis determined based on the landmark. The way was explained. In addition, when a medical three-dimensional image is displayed according to three reference planes orthogonal to each other, a method has been described in which any one reference plane is left as it is and the remaining two reference planes are corrected.
それゆえ、このやり方を適用することにより、医用三次元画像において、ランドマークを利用して、三次元画像の向きを所望の向きに修正することができ、医用三次元画像を多様な向きから再現性良く表示することができる。その結果、たとえば顔面骨格形態の評価において、評価計測する顔面骨格の向きを所望の向きに、再現性良く表示できる。
この発明は、以上の説明に限定されるものではない。この発明は、次のような基準軸や基準面の座標系修正も含む。
Therefore, by applying this method, the orientation of the 3D image can be corrected to a desired orientation using the landmark in the medical 3D image, and the medical 3D image can be reproduced from various orientations. Can be displayed with good quality. As a result, for example, in the evaluation of the facial skeleton form, the orientation of the facial skeleton to be measured can be displayed in a desired direction with good reproducibility.
The present invention is not limited to the above description. The present invention includes the following reference axis and coordinate system correction of the reference plane.
図１１は、ランドマークを元に設定された既存の基準座標系Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に従って表示された人体頭部の三次元画像であり、図１２は、その三次元画像を正面から見た図であり、Ｘ軸およびＺ軸が直線で示されている。Ｙ軸はＸ軸およびＺ軸の交点である原点を前後に貫く点になる。
次に、Ｘ軸およびＺ軸を修正し、三次元画像の表示方向を修正する仕方について説明する。
FIG. 11 is a three-dimensional image of the human head displayed according to the existing reference coordinate system X-axis, Y-axis, and Z-axis set based on the landmark. FIG. 12 shows the three-dimensional image from the front. It is the figure seen, and the X-axis and the Z-axis are shown by the straight line. The Y-axis is a point that passes back and forth through the origin, which is the intersection of the X-axis and the Z-axis.
Next, a method for correcting the display direction of the three-dimensional image by correcting the X axis and the Z axis will be described.
図１２において、人体頭部の正面図に現れている、右外眼角Ａ１および左外眼角Ａ２が、たとえばマウス４等（図１参照）によって指定される。右左外眼角Ａ１、Ａ２の指定に応じて、制御部１により、自動的に、線分Ａ１−Ａ２の中点、すなわち右左外眼角の中点Ａ３が計算により算出され、ランドマークとして登録されると共に、人体頭部の画像上に表示される。
In FIG. 12, the right external eye angle A1 and the left external eye angle A2 appearing in the front view of the human head are designated by, for example, the mouse 4 (see FIG. 1). In accordance with the designation of the right and left outer eye angles A1 and A2, the
また、ユーザにより、マウス４等によって、鼻尖Ｂ１が指定される。それに応じ、鼻尖Ｂ１の位置がランドマークとして登録され、人体頭部の画像上に表示される。次に、図１３に示すように、線分Ａ３−Ｂ１と平行になるように、Ｚ軸がＹ軸を中心に回転されて、新たなＺ軸が作成される。
そして、図１４に示すように、新たなＺ軸の作成により、Ｚ軸と直角なＸ軸も、Ｙ軸を中心にＺ軸と同じ角度だけ回転されて、新たなＸ軸が作成される。
Further, the nose tip B1 is designated by the user with the
Then, as shown in FIG. 14, by creating a new Z axis, the X axis perpendicular to the Z axis is also rotated about the Y axis by the same angle as the Z axis, thereby creating a new X axis.
この結果、Ｙ軸は既存のＹ軸を用い、Ｚ軸およびＸ軸が新たな軸に修正される。そして、新たな基準座標系、すなわち新Ｘ軸、Ｙ軸および新Ｚ軸に基づく人体頭部の三次元画像の正面図は、図１５に示すものとなる。
上述の説明は、ランドマークに基づく基準座標系として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いた座標系を例にとって説明したが、ランドマークに基づく基準座標系として、基準水平面、前頭面および正中面に従って表示されている三次元画像に対しても、同様のやり方で、前頭面はそのままとし、正中面および水平基準面を回転させて修正することができる。
As a result, the Y axis uses the existing Y axis, and the Z axis and the X axis are corrected to new axes. A front view of a three-dimensional image of the human head based on the new reference coordinate system, that is, the new X axis, the Y axis, and the new Z axis is as shown in FIG.
In the above description, the coordinate system using the X axis, the Y axis, and the Z axis is described as an example of the reference coordinate system based on the landmark. However, as the reference coordinate system based on the landmark, the reference horizontal plane, the frontal plane, and the median plane are used. A three-dimensional image displayed according to the plane can be corrected by rotating the median plane and the horizontal reference plane while keeping the frontal plane in the same manner.
図１６〜図１９は、基準座標系の修正の他の具体例を説明するための図である。
図１６〜図１９は、人体頭部の側面前方部を表示しており、三次元Ｒａｙｓｕｍ表示（等方向等価投影像表示）である。人体頭部の表示に加え、図１６に示すように、水平基準面ＨＰおよび前頭面ＶＰ１が直線で示されている。図１６において、前鼻棘Ｃ１および後鼻棘Ｄ１がマウス等によって指定されたとする。指定に応じ、点Ｃ１および点Ｄ１がそれぞれランドマークとして登録される。また、線分Ｃ１−Ｄ１と水平基準面ＨＰとの角度αが算出される。この算出の仕方は、たとえば、２点Ｃ１、Ｄ１が、正中面に投影され、正中面上で、線分Ｃ１−Ｄ１が平行移動され、水平基準面ＨＰとの角度αが求められるというやり方が、一例として例示できる。（図１７参照）
次いで、図１８に示すように、水平基準面ＨＰおよび前頭面ＶＰ１が、それぞれ、Ｘ軸を中心に角度α回転されて、新水平基準面ｎｅｗＨＰおよびｎｅｗＶＰ１が作成される。なお、正中面は、元の正中面がそのまま用いられる。
16 to 19 are diagrams for explaining another specific example of the correction of the reference coordinate system.
16 to 19 show the front side surface of the human head, which is a three-dimensional Raysum display (isometric equivalent projection image display). In addition to the display of the human head, as shown in FIG. 16, the horizontal reference plane HP and the frontal plane VP1 are shown by straight lines. In FIG. 16, it is assumed that the anterior nasal spine C1 and the posterior nasal spine D1 are designated by a mouse or the like. According to the designation, the points C1 and D1 are registered as landmarks. Further, an angle α between the line segment C1-D1 and the horizontal reference plane HP is calculated. For example, two points C1 and D1 are projected onto the median plane, the line segment C1-D1 is translated on the median plane, and the angle α with the horizontal reference plane HP is obtained. Can be illustrated as an example. (See Figure 17)
Next, as shown in FIG. 18, the horizontal reference plane HP and the frontal plane VP1 are rotated by an angle α around the X axis, respectively, to create new horizontal reference planes newHP and newVP1. Note that the original median plane is used as it is.
その結果、修正された新基準面による座標系に従って表示される三次元画像の側面は、図１９に示すものとなる。図１９では、新水平基準面ｎｅｗＨＰに対し、前鼻棘および後鼻棘の高さ、言い換えれば前鼻棘および後鼻棘を結ぶ仮想線を想定した場合、この仮想線が、新水平基準面ｎｅｗＨＰと平行になるように表示されている。
この発明は、さらに、次のような基準軸や基準面の座標系修正も含む。
As a result, the side surface of the three-dimensional image displayed according to the coordinate system based on the corrected new reference surface is as shown in FIG. In FIG. 19, assuming a virtual line connecting the heights of the front and back nose spines, in other words, the front and back nose spines, with respect to the new horizontal reference plane newHP, It is displayed so as to be parallel to newHP.
The present invention further includes the following reference axis and coordinate system correction of the reference plane.
上述したように、図１０の説明までは、基準座標系を修正するためのランドマークを、人体頭部の左右一対のランドマークを指定することによって行った例であるが、図１１以降においては、人体頭部の上下一対のランドマークに基づく基準座標系の修正、および、前後一対のランドマークに基づく基準座標系の修正を例示した。
この例示から明らかなように、基準座標系を修正するためのランドマークは、画像中における任意の一対であればよく、左右、上下、前後等の特定の向きに限定されるものではない。
As described above, up to the description of FIG. 10, the landmark for correcting the reference coordinate system is an example in which a pair of left and right landmarks on the human head is designated. The correction of the reference coordinate system based on the pair of upper and lower landmarks of the human head and the correction of the reference coordinate system based on the pair of front and rear landmarks are illustrated.
As is clear from this illustration, the landmarks for correcting the reference coordinate system may be any pair in the image, and are not limited to a specific direction such as left, right, up, down, front and back.
たとえば、眼耳平面で位置決めされた３Ｄ−ＣＴ画像上で、ＣＴ値を調整し皮膚を表示し、左右の外眼角を入力し、その２点の位置座標を前頭面に投影するように指定した場合、前頭面に投影された左右外眼角を結ぶ直線と、水平基準面（Ｘ軸）との傾斜分だけ、Ｘ軸およびＺ軸を傾斜させ、座標系および三次元画像の表示向きを修正することができる。 同様に、左右外眼角の２点が指定され、その中点が求められ、さらに鼻尖が指定され、前頭面にそれら指定点が投影されることで、前頭面に投影された２点を結ぶ直線と、Ｚ軸との傾斜分だけ、Ｘ軸およびＺ軸を修正することができる。 For example, on the 3D-CT image positioned on the plane of the eye and ear, the CT value is adjusted to display the skin, the left and right external eye angles are input, and the position coordinates of the two points are specified to be projected onto the frontal plane. In this case, the X axis and the Z axis are inclined by the inclination of the straight line connecting the left and right outer eye angles projected on the frontal plane and the horizontal reference plane (X axis) to correct the display direction of the coordinate system and the three-dimensional image. be able to. Similarly, a straight line connecting the two points projected on the frontal plane is specified by specifying two points of the left and right external eye angles, obtaining the midpoint thereof, further specifying the nose tip, and projecting the designated points on the frontal plane. And the X axis and the Z axis can be corrected by the amount of inclination with the Z axis.
同様に、画像上で、上顎骨の先端である前鼻棘と、後端である後鼻棘が指定され、この２点を正中面に投影することにより、正中面に投影されたこれら２点を結ぶ直線と、Ｙ軸との傾斜分だけ、Ｙ軸およびＺ軸を回転させて修正することができる。
さらに、眼耳平面で位置決めされ、皮膚が表示された３Ｄ画像上で、左右の外眼角、左右の内眼角、左右鼻翼、左右の口角、という複数の左右対の特徴点と、前頭面とが指定されたことにより、これら各点が前頭面に投影され、各投影点を結ぶ直線とＸ軸との傾きの平均値を求め、その平均値の分だけＸ軸およびＺ軸を傾けるようにして、基準軸の修正を行うことができる。
Similarly, on the image, an anterior nasal spine that is the tip of the maxilla and a posterior nasal spine that is the posterior end are designated, and these two points are projected onto the median plane. Can be corrected by rotating the Y axis and the Z axis by the amount of inclination between the straight line connecting the two and the Y axis.
Furthermore, on a 3D image that is positioned on the plane of the eye-ear and displays the skin, a plurality of left and right feature points such as left and right external eye angles, left and right internal eye angles, left and right nose wings, left and right mouth angles, and the frontal plane are By specifying, each point is projected onto the frontal plane, and the average value of the inclination between the straight line connecting each projection point and the X axis is obtained, and the X axis and the Z axis are inclined by the average value. The reference axis can be corrected.
なお、上記各場合において、左右の特徴点の指定は、左右それぞれ１点だけに限らず、左右それぞれ複数点が指定され、その複数点の中点または複数点の中央が、それぞれ、左右の指定点とされるようにしてもよい。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
In each of the above cases, the right and left feature points are not limited to one point on each of the left and right sides, but a plurality of points on each of the left and right sides are designated. You may make it be a point.
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made within the scope of the claims.
１ 制御部
２ 表示器
３ キーボード
４ マウス
５ 記憶媒体
ＨＰ 水平基準面
ＶＰ１ 前頭面（第１垂直基準面）
ＶＰ２ 正中面（第２垂直基準面）
DESCRIPTION OF
VP2 median plane (second vertical reference plane)
Claims (6)
表示された医用三次元画像の右側領域において少なくとも１点、および左側領域において少なくとも１点の左右一対の元の三次元座標系の基準となっていない任意のランドマークが指定されたことに応じて、それら指定されたランドマークを登録する処理手段と、
登録された左右一対のランドマークを基準に、三次元座標系を構成する三方向のうちの一方向はそのままに保ち、二方向の傾きを修正する処理手段と、
を含むことを特徴とする医用三次元画像の表示方向修正装置。 Processing means for displaying a medical three-dimensional image according to a three-dimensional coordinate system based on an anatomical feature point (hereinafter referred to as “landmark”) included in the image;
In response to the designation of an arbitrary landmark that is not a reference of a pair of left and right original three-dimensional coordinate systems of at least one point in the right region of the displayed medical three-dimensional image and at least one point in the left region. Processing means for registering the designated landmarks;
Processing means for correcting the inclination in the two directions while keeping one of the three directions constituting the three-dimensional coordinate system as it is with reference to the registered pair of left and right landmarks;
An apparatus for correcting the display direction of a medical three-dimensional image, comprising:
前記修正処理手段は、登録された左右一対のランドマークを基準に、前頭面はそのままに、水平基準面および正中面の傾きを修正することを特徴とする、請求項１記載の医用三次元画像の表示方向修正装置。 The original medical 3D image includes an image of the human head displayed according to a horizontal reference plane, frontal plane and median plane relative to the landmark,
2. The medical three-dimensional image according to claim 1, wherein the correction processing unit corrects the inclination of the horizontal reference plane and the median plane with the frontal plane as it is based on the registered pair of left and right landmarks. Display direction correction device.
前記修正処理手段は、登録された左右一対のランドマークを基準に、水平基準面はそのままに、前頭面および正中面の傾きを修正することを特徴とする、請求項１記載の医用三次元画像の表示方向修正装置。 The original medical 3D image includes an image of the human head displayed according to a horizontal reference plane, frontal plane and median plane relative to the landmark,
2. The medical three-dimensional image according to claim 1, wherein the correction processing unit corrects the inclination of the frontal plane and the median plane with the horizontal reference plane as it is based on the registered pair of left and right landmarks. Display direction correction device.
表示された医用三次元画像において、基準座標系を修正するために必要な一対のランドマークであって、元の三次元座標系の基準となっていない任意のランドマーグが指定されたことに応じて、それら指定されたランドマークを登録する処理と、
登録された一対のランドマークを基準に、三次元座標系を構成する互いに直交する三面のうちの一面はそのままに保ち、二面の傾きを修正する処理と、
を実行することを特徴とする医用三次元画像の表示方向修正方法。 Processing to display a medical 3D image according to a 3D coordinate system based on landmarks included in the image;
In response to the designation of an arbitrary landmark in the displayed medical 3D image that is a pair of landmarks necessary for correcting the reference coordinate system and is not the reference of the original 3D coordinate system , Registering these designated landmarks,
A process of correcting the inclination of the two surfaces while keeping one of the three orthogonal surfaces constituting the three-dimensional coordinate system as it is based on the registered pair of landmarks,
A method for correcting the display direction of a medical three-dimensional image, characterized in that
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